WO2011116701A1 - 具有臂架应急驱动功能的混凝土布料设备及其控制方法 - Google Patents

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boom
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concrete
control
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Inventor
万梁
王佳茜
李沛林
赵佩珩
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Hunan Zoomlion Special Vehicle Co Ltd
Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
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Hunan Zoomlion Special Vehicle Co Ltd
Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing

Definitions

  • the present invention relates to a concrete distributing device having a boom emergency driving function, and to a method of controlling a concrete cloth device. Background technique
  • the fabric boom of the concrete distribution equipment itself has large inertia and poor rigidity.
  • the concrete conveying pipe is laid along the boom.
  • the discontinuous flow of concrete in the conveying pipe has a great impact on the boom, resulting in a hydraulic system for supporting and driving the boom.
  • the load is quite complicated, especially the oil pump (hereinafter collectively referred to as the boom pump), the outlet pressure is high, the change is severe and the impact is large, and the failure rate is high in actual work.
  • the object of the present invention is to provide a concrete distributing apparatus which utilizes the power and hydraulic resources of the concrete distributing apparatus itself to realize the emergency driving function of the boom.
  • the present invention provides a concrete distribution apparatus comprising a boom hydraulic system and other hydraulic systems of a concrete distribution apparatus, wherein the other hydraulic systems are coupled to the boom hydraulic system via connecting lines.
  • the concrete distributing apparatus may further include a controller, the boom hydraulic system including a boom multi-way valve and a boom pump, the boom multi-way valve including a proportional control valve of an actuator of each pitch arm, the controller A proportional control valve and an operating handle signal are coupled to the actuators of the respective arm arms, and a real-time control signal is provided to the proportional control valves of the arm actuators of the boom according to an instruction of the operating handle.
  • the boom hydraulic system including a boom multi-way valve and a boom pump
  • the boom multi-way valve including a proportional control valve of an actuator of each pitch arm
  • the controller A proportional control valve and an operating handle signal are coupled to the actuators of the respective arm arms, and a real-time control signal is provided to the proportional control valves of the arm actuators of the boom according to an instruction of the operating handle.
  • an on-off valve is provided on the connecting line.
  • a check valve is arranged between the connecting pipe and the boom pump.
  • the on-off valve is connected to the controller signal, and when the on-off valve is opened, the controller provides real-time control signals to the oil pump displacement control proportional valve of other hydraulic systems according to the instruction of the control handle, so that the other The flow provided by the hydraulic system matches the flow required by the boom hydraulic system.
  • the controller receives the command from the operating handle and the oil pump speed information of the other hydraulic system, calculates the real-time displacement of the oil pump, and then controls the displacement-current characteristic of the proportional valve according to the displacement of the oil pump.
  • the real-time control current of the oil pump displacement proportional valve is output such that the flow provided by the other hydraulic system matches the flow required by the boom hydraulic system.
  • the controller is further configured to detect an open/close state of the switch solenoid valve.
  • the controller further controls opening and closing of the switch solenoid valve according to an instruction of an operator.
  • the on-off valve is a switch solenoid valve.
  • the other hydraulic system is a pumping hydraulic system.
  • the present invention also provides a method of controlling a concrete distributing apparatus, wherein the method comprises the following steps: selecting pressure and flow parameters from functional hydraulic subsystems other than the boom hydraulic system of the concrete distributing equipment Other hydraulic systems that meet the boom drive requirements; and connect the other hydraulic systems to the boom hydraulic system via connecting lines.
  • the method further comprises the control step of: providing a real-time control signal to the oil pump displacement control proportional valve of the other hydraulic system according to an instruction issued by a control handle of the concrete distributing device when the connecting pipe is turned on;
  • the flow provided by the other hydraulic system is matched to the flow required by the boom hydraulic system.
  • the controlling step according to the command issued by the operating handle and the other hydraulic pressure
  • the oil pump speed information of the system is calculated
  • the real-time displacement of the oil pump is calculated
  • the real-time control current of the oil pump displacement proportional valve is output according to the displacement-current characteristic of the proportional valve according to the displacement of the oil pump, so that the other hydraulic system provides
  • the flow rate matches the flow required by the boom hydraulic system.
  • the connecting pipeline is provided with an on-off valve
  • the method further comprises detecting an opening and closing state of the on-off valve.
  • the method further comprises controlling the opening and closing of the on-off valve provided on the connecting line in accordance with an instruction of the operator.
  • the invention has the following characteristics: 1. Using the power and hydraulic resources of the concrete pumping equipment itself, when the boom pump fails, the boom can still be driven to ensure the continuous completion of the cloth work, and the operation is convenient and the cost is low; The designed boom emergency system flow adaptive matching electronic control system avoids energy loss and is economical and practical.
  • Figure 1 is a block diagram showing the construction of a hydraulic system of an embodiment of a concrete distributing apparatus according to the present invention
  • Fig. 2 is a schematic block diagram showing an electronic control system of a hydraulic system of an embodiment of a concrete distributing apparatus according to the present invention. detailed description
  • Fig. 1 is a block diagram showing the construction of a hydraulic system of an embodiment of a concrete distributing apparatus according to the present invention.
  • the system “for example, in the embodiment shown in Fig. 1, is a pumping hydraulic system of a concrete pump truck. This embodiment will be described below by way of example, but the other hydraulic system may, for example, also be a distribution hydraulic system.
  • Line 13 connects the pumping hydraulic system to the oil line between the boom pump and the boom multi-way valve of the boom hydraulic system. Then, the control valve block 10 is added, which may most simply comprise a On the connecting line Switching valve 11.
  • control valve block 10 may further include a one-way valve 12 disposed between the connecting line 13 and the boom pump to prevent hydraulic oil in other hydraulic systems from flowing into the boom pump.
  • the check valve 12 is disposed between the boom multi-way valve and the boom pump of the boom hydraulic system, and the pumping hydraulic system is connected to the check valve 12 and the boom through the connecting line 13.
  • the switching valve 11 can be a switching solenoid valve, which can also be other types of switching valves.
  • the pumping hydraulic system in the concrete pump truck is connected with the boom drive hydraulic system.
  • the connection pipe 13 is turned on by controlling the position of the spool of the switch solenoid valve 11
  • the hydraulic system's pressure oil is introduced into the boom hydraulic system to drive the boom to ensure that the concrete fabric equipment continues to complete the fabric work.
  • the check valve 12 can prevent the pressure oil from the pumping hydraulic system from entering the boom pump.
  • the invention also designs an electric control system, and when the emergency function of the boom of the concrete cloth equipment is started, the integrated control of the hydraulic system of the boom and the hydraulic pumping system ensures that the flow of the two systems is adaptively matched to avoid energy loss.
  • the flow rate provided by the hydraulic pumping system is usually greater than the flow required by the hydraulic system of the boom.
  • the pressure oil of the hydraulic pumping system is all supplied to the hydraulic system of the boom, and the excess hydraulic oil Can be vented.
  • the flow of the pumping hydraulic system is controlled.
  • the control of the oil quantity can be realized by the oil pump displacement control proportional valve.
  • the controller of the electric control system is connected with the pump displacement control proportional valve signal of the pumping hydraulic system to realize the control of the oil pump displacement control proportional valve, and then the pump is controlled.
  • the switching valve 11 can be directly coupled to the controller signal or can be indirectly coupled (e.g., via a transceiver, etc.) to the controller signal.
  • the controller receives the movement speed requirements of each boom issued by the operating handle, and the oil pump speed information N used as the emergency pumping hydraulic system, and the boom movements issued by the operating handle
  • the speed requirement can be used to calculate the flow rate Qi required by the actuator of each arm of the boom.
  • the real-time displacement of the pump can be calculated by Qi and N.
  • the calculation process can be as shown in Mathematical Formulas (1) and (2). .
  • N is the speed of the pump of the pumping hydraulic system
  • Q s is the real-time flow of the pump that pumps the hydraulic system.
  • the displacement-current (or displacement-voltage) characteristic of the proportional valve and the flow-current of each electric proportional control valve of the boom multi-way valve that controls the movement of each boom are controlled (or
  • the flow-voltage characteristic, the real-time control current (or voltage) of the oil pump and the real-time control current (or control voltage) of each electric proportional control valve of the boom multi-way valve "-" enable adaptive flow matching of the emergency system.
  • the controller of the electronic control system is further configured to detect an opening and closing state of the switching valve.
  • the controller controls the displacement of the oil pump to the other hydraulic system according to the instruction of the control handle.
  • the proportional valve provides a real time control signal that matches the flow provided by the other hydraulic system to the flow required by the boom hydraulic system.
  • other detecting members may be used to detect the opening and closing state of the switching valve, and the signal is sent to the controller.
  • the switch valve can be opened or closed directly by the worker as needed. More preferably, the controller of the electronic control system automatically controls the opening and closing of the on-off valve according to an instruction of an operator.
  • the present invention has the following characteristics: 1. Using the power and hydraulic resources of the concrete pumping equipment itself, when the boom pump fails, the boom can still be driven to ensure the continuous completion of the cloth work, and the operation is convenient. , low cost; 2. Through the design of the boom emergency system flow adaptive matching electronic control system, avoiding energy loss, economical and practical.

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Description

具有臂架应急驱动功能的混凝土布料设备及其控制方法 技术领域
本发明涉及一种具有臂架应急驱动功能的混凝土布料设备， 还涉及一种混凝土布 料设备的控制方法。 背景技术
混凝土布料设备的布料臂架本身惯性大、 刚性差， 混凝土输送管沿着臂架铺设， 混凝土在输送管中的不连续流动对臂架冲击很大， 导致用于支撑和驱动臂架的液压系 统负载相当复杂，特别是油泵（下文统称为臂架泵）， 出口压力高、变化剧烈且冲击大， 实际工作中故障率较高。
当臂架泵出现故障后，臂架将无法动作， 导致混凝土布料设备布料工作无法进行， 由于混凝土是速凝物料， 出现这种情况， 无论是对于施工方还是设备本身都可能造成 很大的损失。
对于国内同行业， 根据实地调研， 当混凝土布料设备的臂架泵出现故障导致无法 继续进行布料工作后， 目前一般采取如下措施： 从别的工地或公司调来一台布料设备， 将该布料设备的臂架泵供油管路和回油管路连接到故障泵车的臂架液压系统中， 用于 驱动臂架。
对于国外同行业， 根据调研， 某些厂家提供一套具有独立动力系统和液压系统的 专用应急设备， 一种是直接装配在混凝土布料设备上， 当混凝土布料设备的底盘发动 机、 主泵、 臂架泵等元件出现故障导致无法继续进行布料工作后， 通过控制阀的转换 就可以保证设备继续工作。 另一种是安装在专用承载设备 （例如人力推车等） 上， 当 混凝土布料设备的底盘发动机、 主泵、 臂架泵等元件出现故障导致无法继续进行布料 工作后， 通过在上述专用应急设备与布料设备上预留的接口之间进行对接， 就可以保 证设备继续工作。
对于国内同行业目前采用的方法， 耗时耗力， 影响工期， 而且造成较大的能量损 耗。
对于国外同行业采用的方法， 适用性比较广 （不仅仅适用于臂架泵出现故障的情 况）， 但毕竟使用频率较低， 制造及维护成本高， 一般用户难以接受。 发明内容
本发明目的在于提供一种混凝土布料设备， 利用混凝土布料设备本身的动力和液 压资源实现臂架的应急驱动功能。
为此， 一方面， 本发明提供了一种混凝土布料设备， 该设备包括臂架液压系统和 混凝土布料设备的其他液压系统， 其中， 所述其他液压系统通过连接管路连接至臂架 液压系统。
该混凝土布料设备还可以包括控制器， 所述臂架液压系统包括臂架多路阀和臂架 泵， 所述臂架多路阀包括各节臂的执行机构的比例控制阀， 所述控制器与所述各节臂 的执行机构的比例控制阀和操作手柄信号连接， 根据操作手柄的指令向所述臂架的各 节臂执行机构的比例控制阀提供实时控制信号。
优选地， 连接管路上设有开关阀。
优选地， 所述连接管路与臂架泵之间设有单向阀。
优选地， 所述开关阀与所述控制器信号连接， 当所述开关阀打开时， 所述控制器 根据控制手柄的指令向其他液压系统的油泵排量控制比例阀提供实时控制信号， 使其 他液压系统提供的流量与臂架液压系统所需的流量相匹配。
更优选地， 所述控制器接收所述操作手柄发出的指令以及所述其他液压系统的油 泵转速信息， 计算出该油泵的实时排量， 然后根据油泵排量控制比例阀的排量-电流特 性输出所述油泵排量比例阀的实时控制电流， 使所述其他液压系统提供的流量与所述 臂架液压系统所需的流量相匹配。
优选地， 所述控制器还用于检测开关电磁阀的启闭状态。
优选地， 所述控制器还根据操作人员的指令控制开关电磁阀的启闭。
优选地， 所述开关阀为开关电磁阀。
优选地， 所述其他液压系统为泵送液压系统。
另一方面， 本发明还提供了一种混凝土布料设备的控制方法， 其中， 该方法包括 以下步骤： 从混凝土布料设备的除臂架液压系统以外的功能液压子系统中选择在压力 及流量参数上满足臂架驱动要求的其他液压系统； 以及将所述其他液压系统通过连接 管路连接至所述臂架液压系统。
优选地， 该方法还包括控制步骤： 当所述连接管路导通时， 根据所述混凝土布料 设备的控制手柄发出的指令向所述其他液压系统的油泵排量控制比例阀提供实时控制 信号， 使所述其他液压系统提供的流量与所述臂架液压系统所需的流量相匹配。
更优选地， 在所述控制步骤中， 根据所述操作手柄发出的指令以及所述其他液压 系统的油泵转速信息， 计算出该油泵的实时排量， 然后根据油泵排量控制比例阀的排 量 -电流特性输出所述油泵排量比例阀的实时控制电流，使所述其他液压系统提供的流 量与所述臂架液压系统所需的流量相匹配。
优选地，所述连接管路上设有开关阀， 该方法还包括检测所述开关阀的启闭状态。 优选地， 该方法还包括根据操作人员的指令控制设置在所述连接管路上的开关阀 的启闭。
本发明具有以下特点： 1. 利用混凝土泵送设备本身的动力与液压资源， 实现臂架 泵出现故障时， 仍然能够驱动臂架， 保证布料工作的继续完成， 操作方便、 成本低； 2. 通过设计的臂架应急系统流量自适应匹配电控系统， 避免了能量损耗， 经济实用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明
构成本说明书的一部分、 用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施 例， 并与说明书一起用来说明本发明的原理。 图中：
图 1 示出了根据本发明的混凝土布料设备的一种实施方式的液压系统的结构框 图； 以及
图 2示出了根据本发明的混凝土布料设备的一种实施方式的液压系统的电控系统 的原理框图。 具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
图 1 示出了根据本发明的混凝土布料设备的一种实施方式的液压系统的结构框 图。 如图 1所示， 首先从混凝土布料设备的其它功能液压子系统中选择在压力及流量 参数上满足臂架驱动要求的系统 （即权利要求书和本说明书的其他部分中所述的 "其 他液压系统"，例如在如图 1所示的实施方式中为混凝土泵车的泵送液压系统， 下面以 该实施方式为例进行说明， 但是所述其他液压系统例如还可以为分配液压系统。 通过 连接管路 13 将泵送液压系统连接至臂架液压系统的臂架泵和臂架多路阀之间的油路 上。 然后增加控制阀组 10， 该控制阀组 10最简单地可以包括设置在该连接管路上的 开关阀 11。
优选地，该控制阀组 10还可以包括设置在连接管路 13与臂架泵之间的单向阀 12， 以防止其他液压系统中的液压油流入臂架泵内。更具体地， 该单向阀 12设于所述臂架 液压系统的臂架多路阀和臂架泵之间，所述泵送液压系统通过连接管路 13连接至单向 阀 12和臂架多路阀之间的油路上。 可以理解， 该开关阀 11可以为开关电磁阀， 其也 可为其他类型的开关阀。
将混凝土泵车中的泵送液压系统与臂架驱动液压系统连接起来， 当臂架泵出现故 障时， 通过对开关电磁阀 11 的阀芯位置的控制， 导通连接管路 13， 将泵送液压系统 的压力油引入臂架液压系统， 实现臂架的驱动， 保证混凝土布料设备继续完成布料工 作， 单向阀 12可以避免泵送液压系统的压力油蹿入臂架泵。
本发明还设计了电控系统， 在混凝土布料设备臂架应急功能启动时， 通过对臂架 液压系统与液压泵送系统的综合控制， 保证两个系统的流量自适应匹配， 避免能量损 耗。
液压泵送系统提供的流量通常大于臂架液压系统所需的流量， 在本发明中， 当连 接管路导通时， 液压泵送系统的压力油全部提供给臂架液压系统， 多余的液压油可以 泄出。
考虑到不必要的能量损耗， 在优选实施例中， 对泵送液压系统的流量实现控制。 油量的控制可以由油泵排量控制比例阀来实现， 电控系统的控制器与泵送液压系统的 油泵排量控制比例阀信号连接， 实现对油泵排量控制比例阀的控制， 进而控制泵送液 压系统的流量。
开关阀 11可以直接地与控制器信号连接， 也可以间接地（例如通过收发器等）与 控制器信号连接。
图 2为臂架电控系统的原理框图， 控制器接收操作手柄发出的各臂架动作速度要 求以及用做应急用的泵送液压系统的油泵转速信息 N， 通过操作手柄发出的各臂架动 作速度要求可以得出臂架的各节臂的执行机构所需的流量 Qi， 通过 Qi和 N可以计算 出该油泵的实时排量 ， 该计算过程可以如数学式 （1 ) 和 （2) 所示。
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其中， 是泵送液压系统的油泵的实时排量， N是泵送液压系统的油泵的转速， Qi是臂架的第 i节臂的执行机构所需的流量 （i=l， 2， ……， n)， Qs是泵送液压系统 的油泵的实时流量。
然后根据泵送液压系统的油泵排量控制比例阀的排量 -电流 （或者排量-电压） 特 性以及控制各臂架动作的臂架多路阀的各电比例控制阀的流量 -电流（或者流量-电压） 特性， 输出该油泵的实时控制电流 （或电压） 以及臂架多路阀的各电比例控制阀的实 时控制电流 （或控制电压） " - ' 实现应急系统的自适应流量匹配。
优选地， 上述电控系统的控制器还可以用于检测开关阀的启闭状态， 当检测动开 关阀打开时， 控制器根据所述控制手柄的指令向所述其他液压系统的油泵排量控制比 例阀提供实时控制信号， 使所述其他液压系统提供的流量与所述臂架液压系统所需的 流量相匹配。 当然， 也可以采用其他检测件来检测开关阀的启闭状态， 并将该信号发 送该所述控制器。
工作人员可以根据需要直接打开或关闭所述开关阀。 更优选地， 上述电控系统的 控制器还根据操作人员的指令自动地控制所述开关阀的启闭。
通过以上描述可以看出， 本发明具有以下特点： 1. 利用混凝土泵送设备本身的动 力与液压资源， 实现臂架泵出现故障时， 仍然能够驱动臂架， 保证布料工作的继续完 成， 操作方便、 成本低； 2. 通过设计的臂架应急系统流量自适应匹配电控系统， 避免 了能量损耗， 经济实用。
以上仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人 员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何 修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求
1. 一种混凝土布料设备，该设备包括臂架液压系统和所述混凝土布料设备的其他 液压系统， 其特征在于， 所述其他液压系统通过连接管路连接至所述臂架液压系统。
2. 根据权利要求 1所述的混凝土布料设备， 其特征在于， 该设备还包括控制器， 所述臂架液压系统包括臂架多路阀和臂架泵， 所述臂架多路阀包括各节臂的执行机构 的比例控制阀， 所述控制器与所述各节臂的执行机构的比例控制阀和操作手柄信号连 接， 根据操作手柄的指令向所述臂架的各节臂执行机构的比例控制阀提供实时控制信 号。
3. 根据权利要求 1所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述连接管路与所述臂 架泵之间设有单向阀。
4. 根据权利要求 1所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述连接管路上设有开 关阀。
5. 根据权利要求 2所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述连接管路上设有开 关阀， 所述开关阀与所述控制器信号连接， 当所述开关阀打开时， 所述控制器根据所 述控制手柄的指令向所述其他液压系统的油泵排量控制比例阀提供实时控制信号， 使 所述其他液压系统提供的流量与所述臂架液压系统所需的流量相匹配。
6. 根据权利要求 5所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述控制器接收所述操 作手柄发出的指令以及所述其他液压系统的油泵转速信息，计算出该油泵的实时排量， 然后根据油泵排量控制比例阀的排量 -电流特性输出所述油泵排量比例阀的实时控制 电流， 使所述其他液压系统提供的流量与所述臂架液压系统所需的流量相匹配。
7. 根据权利要求 5所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述控制器还用于检测 所述开关阀的启闭状态。
8. 根据权利要求 5-7中任意一项所述的混凝土布料设备， 其特征在于， 所述控制 器还根据操作人员的指令控制所述开关阀的启闭。
9. 根据权利要求 8所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述连接管路与所述臂 架泵之间设有单向阀。
10、根据权利要求 1至 Ί中任意一项所述的混凝土布料设备，其特征在于，所述其 他液压系统为泵送液压系统。
11、 一种混凝土布料设备的控制方法， 其特征在于， 该方法包括以下步骤： 从混凝土布料设备的除臂架液压系统以外的功能液压子系统中选择在压力及流量 参数上满足臂架驱动要求的其他液压系统； 以及
将所述其他液压系统通过连接管路连接至所述臂架液压系统。
12、根据权利要求 11所述的混凝土布料设备的控制方法， 其特征在于， 该方法还 包括：
控制步骤： 当所述连接管路导通时， 根据所述混凝土布料设备的控制手柄发出的 指令向所述其他液压系统的油泵排量控制比例阀提供实时控制信号， 使所述其他液压 系统提供的流量与所述臂架液压系统所需的流量相匹配。
13、根据权利要求 12所述的混凝土布料设备的控制方法， 其特征在于， 在所述控 制步骤中， 根据所述操作手柄发出的指令以及所述其他液压系统的油泵转速信息， 计 算出该油泵的实时排量，然后根据油泵排量控制比例阀的排量-电流特性输出所述油泵 排量比例阀的实时控制电流， 使所述其他液压系统提供的流量与所述臂架液压系统所 需的流量相匹配。
14、根据权利要求 12所述的混凝土布料设备的控制方法， 其特征在于， 所述连接 管路上设有开关阀， 该方法还包括检测所述开关阀的启闭状态。
15、 根据权利要求 11-14中任意一项所述的混凝土布料设备的控制方法， 其特征 在于，该方法还包括根据操作人员的指令控制设置在所述连接管路上的开关阀的启闭。
16、 根据权利要求 11-14中任意一项所述的混凝土布料设备的控制方法， 其特征 在于， 所述其他液压系统为泵送液压系统。
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